光 全反射 課件

第十三章光第2節(jié)全反射一、全反射

問題設(shè)計(jì)如教材圖13.2－1所示，讓光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直的邊上.在這個(gè)邊與空氣的界面上會(huì)發(fā)生反射和折射.逐漸增大入射角，觀察反射光線和折射光線的變化.知識(shí)探究答案由實(shí)驗(yàn)可以看到，當(dāng)光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到直邊上時(shí)，一部分光從玻璃磚的直邊上折射到空氣中，一部分光反射回玻璃磚內(nèi)，逐漸增大入射角，會(huì)看到折射光離法線越來越遠(yuǎn)，而且越來越弱，反射光卻越來越強(qiáng).當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光.要點(diǎn)提煉1.光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)兩種介質(zhì)相比較，折射率較

的介質(zhì)叫光密介質(zhì)，折射率較

的介質(zhì)叫光疏介質(zhì).任何兩種透明介質(zhì)都可以通過比較光在其中傳播速度的大小或折射率的大小來判定誰(shuí)是光疏介質(zhì)或光密介質(zhì).大小2.全反射現(xiàn)象(1)全反射：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，同時(shí)發(fā)生折射和反射.若入射角增大到某一角度，

光線完全消失，只剩下

光線的現(xiàn)象.(2)臨界角：剛好發(fā)生全反射，即折射角等于90°時(shí)的

.用字母C表示，sinC＝

.折射反射入射角(3)全反射發(fā)生的條件①光從

介質(zhì)射入

介質(zhì).②入射角

臨界角.(4)全反射遵循的規(guī)律①折射角隨著入射角的增大而增大，折射角增大的同時(shí)，折射光線的強(qiáng)度減弱，能量

，而反射光線的強(qiáng)度增強(qiáng)，能量

.光密光疏大于或等于減小增加②當(dāng)入射角增大到某一角度(即臨界角)時(shí)，折射光線完全消失(即折射角為

)，入射光線的能量

反射回原介質(zhì)，入射光與反射光遵循光的反射定律.90°全部二、全反射的應(yīng)用

問題設(shè)計(jì)1.如圖1所示，自行車后面有尾燈，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間行駛時(shí)，從后面開來的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照在尾燈上時(shí)，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車.那么自行車的尾燈利用了什么原理？圖1答案利用了全反射的原理.2.素有“光纖之父”之稱的華裔科學(xué)家高錕博士，因在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通訊方面”取得的突破性成就，獲得了2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，你知道光纖通訊的原理嗎？答案光纖通訊利用了全反射的原理.要點(diǎn)提煉1.全反射棱鏡(1)用玻璃制成的截面為等腰直角三角形的棱鏡.(2)當(dāng)光

于它的一個(gè)界面射入后，會(huì)在其內(nèi)部發(fā)生

(如圖2).全反射棱鏡比平面鏡的反射率高，幾乎可達(dá)100%.圖2垂直全反射2.光導(dǎo)纖維(1)構(gòu)造及傳播原理：光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套

，光由一端進(jìn)入，在兩層的界面上經(jīng)過多次

，從另一端射出，如圖3所示.(2)應(yīng)用：光纖通訊、醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡.圖3大全反射典例精析一、對(duì)全反射的理解和有關(guān)計(jì)算例1某種介質(zhì)對(duì)空氣的折射率是

，一束光從該介質(zhì)射向空氣，入射角是60°，則下列光路圖中正確的是(圖中Ⅰ為空氣，Ⅱ?yàn)榻橘|(zhì))(

)解析由題意知，光由光密介質(zhì)射向了光疏介質(zhì)，由sinC＝

得C＝45°＜θ1＝60°，故此時(shí)光在兩介質(zhì)的界面處會(huì)發(fā)生全反射，只有反射光線，沒有折射光線，故D選項(xiàng)正確.答案D例2如圖4所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑.來自B點(diǎn)的光線BM在M點(diǎn)射出，出射光線平行于AB，另一光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射.已知∠ABM＝30°，求：圖4(1)玻璃的折射率；解析設(shè)光線BM在M點(diǎn)的入射角為θ1，折射角為θ2，由幾何知識(shí)可知，θ1＝30°，θ2＝60°，根據(jù)折射定律得代入數(shù)據(jù)得(2)球心O到BN的距離.解析光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射，則∠BNO為臨界角C設(shè)球心到BN的距離為d，由幾何知識(shí)可知d＝RsinC④聯(lián)立②③④式得二、全反射的應(yīng)用例3光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖5所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播.以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是(

)圖5A.內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的

界面上發(fā)生全反射B.內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的

界面上發(fā)生全反射C.內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的

界面上發(fā)生折射D.內(nèi)芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可

以起保護(hù)作用解析光導(dǎo)纖維很細(xì)，它的直徑只有幾微米到一百微米，它由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射.答案A例4空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖6所示.方框內(nèi)有兩個(gè)折射率n＝1.5的玻璃全反射棱鏡.下圖給出了兩棱鏡的四種放置方式的示意圖.其中能產(chǎn)生圖中效果的是(

)圖6解析四個(gè)選項(xiàng)產(chǎn)生光路效果如下圖：由上圖可知B項(xiàng)正確.答案B課堂要點(diǎn)小結(jié)1.(對(duì)全反射的理解)光從介質(zhì)a射向介質(zhì)b，如果要在a、b介質(zhì)的分界面上發(fā)生全反射，那么必須滿足的條件是(

)A.a是光密介質(zhì)，b是光疏介質(zhì)B.光在介質(zhì)a中的速度必須大于在介質(zhì)b中的速度C.光的入射角必須大于或等于臨界角D.光的入射角必須小于臨界角123自我檢測(cè)AC1232.(全反射的應(yīng)用)關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法，正確的是(

)A.光導(dǎo)纖維是由高級(jí)金屬制成的，所以它比普通電線容量大B.光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，但導(dǎo)電性能特別好，所以

它比普通電線衰減小C.光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，由內(nèi)芯和外套兩層組成，

光纖是利用全反射原理來實(shí)現(xiàn)光的傳導(dǎo)的D.在實(shí)際應(yīng)用中，光導(dǎo)纖維必須呈筆直狀態(tài)，因?yàn)閺澢墓饫w

是不能導(dǎo)光的123解析光導(dǎo)纖維的作用是傳導(dǎo)光，它是直徑為幾微米到一百微米之間的特制玻璃絲，且由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大.載有聲音、圖象及各種數(shù)字信號(hào)的激光傳播時(shí)，在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射，光纖具有容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).在實(shí)際應(yīng)用中，光纖是可以彎曲的.答案C1233.(全反射的有關(guān)計(jì)算)如圖7所示，水的折射率為n，水面上漂浮著一圓木板，圓木板中央插著一根大頭針，且在水中部分長(zhǎng)為h